Προσαρμοστικοί μηχανισμοί και οικοφυσιολογία της φύτρωσης στην οικογένεια Campanulaceae

Abstract

The aim of this dissertation is to determine the germination characteristics in a large number of representative species of the Campanulaceae family from across its entire geographical distribution. The thesis focuses on: 1) germination in a range of constant (throughout) temperatures, alternating (diurnally) or simulating natural ones, 2) induction and release of thermodormancy, 3) light mediation, examined under diurnal white light / dark conditions (control in continuous darkness), 4) phytochrome action, 5) substitution of light requirement, 6) induction, kinetics and release of skotodormancy, 7) germination in the field and formation of a soil seed bank, 8) analysis of results based on distribution, climatic conditions and habitat type, 9) afterripening, 10) bradychory and 11) embryo length increase before radical protrusion.In total, 187 seed samples were studied (149 taxa, 144 species, 27 genera, 3 subfamilies). Small seed mass is a noteworthy trait of the family; the embryo usually occupies less than half of the interior of the seed. For the majority of the studied taxa successful germination was achieved at least at one of the temperatures tested. The temperature range and the favorable germination conditions are correlated with the climatic type and the altitude of the seed collection sites. Light requirement for germination, observed in virtually all taxa examined, constitutes a collective characteristic of the family, while alternating temperatures can fully or partially substitute for light requirement in certain taxa, especially for larger-seeded species. Skotodormancy, from dark incubation, is induced in a large number of species. Campanulaceae seeds form permanent soil seed banks primarily due to their small size and light-requiremnet. Skotodormancy induced from dark incubation in the soil, can consequently fine-tune the optimal timing of seed germination in the field.

Σκοπός της διατριβής είναι η διερεύνηση των φυτρωτικών χαρακτηριστικών σε ένα μεγάλο αριθμό αντιπροσώπων της οικογένειας Campanulaceae από όλες τις ηπείρους στις οποίες εξαπλώνεται. Αντικείμενα της διατριβής αποτελούν: 1) η διερεύνηση της φύτρωσης σε ποικιλία σταθερών και εναλλασσόμενων θερμοκρασιών καθώς και σε θερμοκρασίες που προσομοιώνουν τις φυσικές συνθήκες, 2) η επιβολή και η άρση του θερμολήθαργου, 3) η επίδραση του φωτός στη φύτρωση με ημερήσιους κύκλους φωτός/σκοταδιού (μάρτυρας σε συνεχές σκοτάδι), 4) η μελέτη της δράσης του φυτοχρώματος, 5) η υποκατάσταση της φωτοαπαίτησης, 6) η επιβολή, η κινητική και η άρση του σκοτολήθαργου, 7) η μελέτη της φύτρωσης στο πεδίο και του σχηματισμού εδαφικής τράπεζας σπερμάτων, 8) η συσχέτιση των αποτελεσμάτων με τη γεωγραφική εξάπλωση, τις κλιματικές συνθήκες και το ενδιαίτημα, 9) η απαίτηση μεθωρίμανσης, 10) η επίδραση της βραδυχωρίας στη φύτρωση και 11) η διερεύνηση της προφυτρωτικής αύξησης του εμβρύου.Συνολικά μελετήθηκαν 187 συλλογές σπερμάτων (149 taxa, 144 είδη, 27 γένη, 3 υποοικογένειες). Τα σπέρματα έχουν μικρή μέση μάζα σπέρματος και το έμβρυο καταλαμβάνει συνήθως λιγότερο από το ήμισυ της εσωτερικής κοιλότητας του σπέρματος. Για την πλειονότητα των ειδών επιτεύχθηκε ικανοποιητική φύτρωση τουλάχιστον σε μία από τις θερμοκρασίες που μελετήθηκαν. Το θερμοκρασιακό εύρος και οι άριστες συνθήκες φύτρωσης των ειδών συσχετίζονται με τους κλιματικούς τύπους και το υψόμετρο στις περιοχές συλλογής των σπερμάτων. Η φωτοαπαίτηση της φύτρωσης αποτελεί ένα συλλογικό χαρακτηριστικό της οικογένειας, ενώ οι εναλλασσόμενες θερμοκρασίες μπορεί να υποκαταστήσουν μερικώς ή πλήρως τη φωτοαπαίτηση κυρίως στα είδη που έχουν μεγαλύτερα σπέρματα. Σε μεγάλο αριθμό ειδών επιβάλλεται σκοτολήθαργος, δηλαδή δευτερογενής λήθαργος από τη διάβρεξη στο σκοτάδι. Τα σπέρματα των Campanulaceae σχηματίζουν μόνιμη εδαφική τράπεζα κυρίως λόγω του μικρού μεγέθους και της φωτοαπαίτησης. Ο σκοτολήθαργος, που επιβάλλεται σε ορισμένα είδη από την παραμονή διαβρεγμένων σπερμάτων στο έδαφος, μπορεί στη συνέχεια να καθορίσει την κατάλληλη χρονική στιγμή φύτρωσης στο πεδίο.